JP4730614B2 - 燃料タンク用バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、逆流防止バルブなど、樹脂製燃料タンクに取り付けられるバルブ装置に関する。

自動車の燃料タンクには、逆流防止バルブ、エバポ回路用バルブなどの各種バルブ装置が取り付けられている。また近年、燃料タンクの樹脂化が進み、これらのバルブ装置は溶着によって樹脂製燃料タンクに接合されるのが一般的である。

例えば燃料タンク内の燃料が給油パイプ内へ逆流するのを防止するために、燃料タンクと給油パイプとの間には逆流防止バルブが介装されている。この逆流防止バルブは、例えば図７及び図８に示すように、カバー 100と、ケース 200と、バルブ 300と、スプリング 400と、から構成されている。

カバー 100はマレイン酸変性ポリエチレンよりなる外側部 101と、ポリアミドからなる内側部 102とからなり、二色成形により形成されている。カバー 100はフランジ部 103と、フランジ部 103の一表面から突出する筒部 104とを備え、フランジ部 103の周縁部には、燃料タンクと溶着されるリング状の第１溶着部 105が形成されている。また内側部 102には、第１溶着部 105の内周側にケース 200と溶着されるリング状の第２溶着部 106が形成されている。

ケース 200は燃料に対して難膨潤性のポリアミドから形成され、内部には周方向に等間隔で３本の支持板 201が径方向に突出し、３本の支持板 201の先端には貫通孔をもつ円柱状のボス 202が連結されている。ケース 200の先端には、第２溶着部 106と溶着されるリング状の溶着溝 203が形成され、ケース 200の他端にはリング状のシール突条 204が形成されている。

バルブ 300はポリアセタールから形成されたバルブ本体 301と、ゴム製リング状のシール座板 302と、ポリアセタール製で穴あき円板状の保持板 303及びキャップ 304と、から構成されている。バルブ本体30は、フランジ部 305と、フランジ部 305 の中心から突出する軸部 306と、フランジ部 305から軸部 306と反対側へ突出する内筒部 307とを備えている。内筒部 307には、周方向に等間隔に３個の爪部 308が形成されている。爪部 308は、その両側で内筒部 307に形成された図示しないスリットによって径方向に弾性変形可能となっている。

バルブ本体 301は、内筒部 307がシール座 302の中心孔に挿通され、さらに保持板 303の中心孔に挿通されている。そして爪部 308が保持板 303と係合することで、シール座板 302がフランジ部 305と保持板 303との間に挟持されている。シール座板 302及び保持板 303の外径はフランジ部 305の径より大きく、フランジ部 305の外周にシール座板 302がリング状に表出している。

このバルブ 300は、ケース 200のボス 202の貫通孔に軸部 306が下方から挿入され、貫通孔を貫通した軸部 306にスプリング 400が挿通される。そしてキャップ 304が軸部 306の頭部に嵌合固定されることで、スプリング 400はキャップ 304と３本の支持板 201との間で圧縮された状態で保持されている。そしてカバー 100の第２溶着部 106とケース 200の溶着溝 203とが溶着されることでバルブ装置が構成され、燃料タンクに形成された開口部からケース 200を挿入し、第１溶着部 105を燃料タンクの外表面に溶着することで組付けられる。

このバルブ装置は、外力が作用しない状態では、スプリング 400によってバルブ 300はカバー 100に近接する方向に付勢され、フランジ部 305の外周に表出するシール座板 302がシール突条 204に圧接されてシールされている。

この種の逆流防止バルブとしては、例えば特開2004−028043号公報に記載のものが知られている。

ところが上記した従来のバルブ装置においては、シール座板をゴムあるいは熱可塑性エラストマなどの弾性体から形成する必要があり、バルブ自体の部品点数が多く組付工数も大きいという不具合があった。

そこで、例えば特開2006−123576号公報には、樹脂製の弁体自体にシール面を一体に形成したバルブ装置が記載されている。このバルブ装置では、ケースに形成された弁座の表面と、弁体のシール面とをほぼ同一の曲率中心をもつ球面形状とし、広い接触面積で弁体のシール面が弁座に圧接されるように構成されている。
特開2004−028043号 特開2006−123576号

しかし特許文献２に記載のように、ケース及びバルブをそれぞれ樹脂で成形し、同一曲率中心をもつ球面シール構造とすると、少しの燃料膨潤によってもシール接触位置がずれてシールしなくなるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ゴム製のシール座板を廃止してバルブの部品点数を低減するとともに、ゴム製のシール座板を用いた場合と同様のシール性を確保することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明の燃料タンク用バルブ装置の特徴は、燃料タンクに形成された開口部の外周縁部に接合されるフランジ部を有するカバーと、カバーに固定されフランジ部から燃料タンク内に進出する筒状のケースと、ケース内に軸方向に移動自在に配置されたバルブと、を備えたバルブ装置であって、
バルブは、樹脂製のバルブ本体と、バルブ本体から径方向に延びる薄肉板状の円板部と、円板部の外周に形成されたリング状の外周リブと、円板部の内周に形成されたリング状の内周リブと、からなり、円板部、外周リブ及び内周リブはバルブ本体と一体に形成され、ケースにはリング状で先端面が平面のシール突条を備え、シール突条の先端面が円板部の外周リブと内周リブとの間の表面と圧接してシールすることにある。

シール突条の先端面は平面であることが望ましい。また円板部にはリング状の凹部が形成され、シール突条は凹部の底面と圧接してシールすることも好ましい。

本発明のバルブ装置では、ケースのシール突条とバルブの円板部との圧接によってシールし、円板部を薄肉としている。薄肉としたことにより、シール突条が圧接した際に円板部には弾性変形が生じ、燃料膨潤でシール突条が多少変形してもシール性を確保することが可能となる。したがって樹脂どうしの圧接であっても高いシール性が発現される。また、バルブが傾斜してシール突条に着座しても、弾性変形によりシール性を確保できる。

したがって高いシール性を維持しつつ、従来のようなゴム製のシール座板及び保持板を不要とすることができ、部品点数及び組付工数が低減される結果、コストを低減することができる。

本発明のバルブ装置は、カバーと、ケースと、バルブとを含んでなる。カバーは燃料タンクの外表面に接合される。カバーは溶着によって燃料タンクの外表面に接合することが好ましく、燃料タンクと溶着可能な高密度ポリエチレンなどから形成することが望ましい。また燃料タンクと接合されない表面でかつ燃料と接触する表面には、EVOHなどからなるガスバリア層を形成することも好ましい。

カバーは、燃料タンクの外表面に接合されるフランジ部を備えている。

ケースは、バルブを軸方向に移動自在に収容するものであり、燃料に難膨潤性のポリアセタール、ポリアミドなどの樹脂から形成されている。このケースは、上記カバーに保持される。ケースとカバーとはそれぞれ別体で形成され、その後一体化される。一体化は、爪係合などの機械的係合手段により着脱可能に一体化してもよいし、溶着など接合によって一体化してもよい。

ケースは、円板部と圧接してシールするリング状のシール突条を備えている。このシール突条は、その先端面が曲面であっても平面であってもよい。しかし給油ストップ時、タンク内圧が増して円板部が過度に圧接された時、シール突条の先端面が曲面であると、平面である場合に比べて円板部に圧接された時の円板部との接触面積が大きくなる。一方、シール突条の先端面が平面であると、円板部に圧接された時に線接触の部分が生じ易く、曲面である場合に比べて接触面積を小さくすることができる。したがってシール突条の先端面を平面とすれば、曲面である場合に比べてシール時の面圧が大きくなりシール性がさらに向上する。

バルブは、ケース内に軸方向に移動自在に配置されている。このバルブの形状、材質などは特に限定されるものではなく、バルブ装置の用途に応じて適宜設計される。また、バルブを所定方向に付勢するスプリングなどの付勢部材を用いることもできる。

バルブは、樹脂製のバルブ本体と、バルブ本体から径方向に延びる薄肉板状の円板部と、円板部の外周に形成されたリング状のリブと、からなる。円板部の厚さは、材質によっても異なるが、一般的には 0.3〜 1.5mmとするのが望ましい。 0.3mmより薄いと、成形が困難となるだけでなく耐久性能を満足しなくなる。また 1.5mmより厚くなると、剛性が高くなって弾性変形が困難となりシール性が低下する。

また円板部が弾性変形するためには、図３に示すように、円板部の幅（Ａ）とシール突条の幅（ａ）との関係をＡ＞２ａとすることが好ましく、Ａ＞３ａとしてシール突条が円板部の中心に着座することが望ましい。

リブは円板部を補強するものであり、その高さあるいは厚さは種々選択することができる。

また円板部にはリング状の凹部が形成され、シール突条は凹部の底面と圧接してシールするように構成することも好ましい。このようにすれば、ラビリンス構造となるためシール性がさらに向上する。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
図１に本実施例のバルブ装置の部品構成図を、図２にその組立時の断面図を示す。このバルブ装置は逆流防止バルブであり、カバー１と、ケース２と、バルブ３と、スプリング４と、キャップ５と、から構成されている。なお図２は、スプリング４の付勢力に抗してバルブ３が押し下げられた状態を図示している。

カバー１は、マレイン酸変性ポリエチレンよりなる外側部10と、ガラス繊維入りポリアミドからなる内側部11とからなり、二色成形により形成されている。そしてフランジ部12と、フランジ部12の一表面から突出する筒部13とを備え、フランジ部12の周縁部には、燃料タンクと溶着されるリング状の第１溶着部14が形成されている。また内側部11には、第１溶着部14の内周側にケース２と溶着されるリング状の第２溶着部15が形成されている。

ケース２は燃料に対して難膨潤性のポリアミドから形成され、内部には周方向に等間隔で３本のリブ21と、３本のリブ21の先端に連結された貫通孔をもつ円柱状のボス22と、が形成されている。ケース２の先端には、第２溶着部15と溶着されるリング状の溶着溝23が形成され、ケース２の他端にはリング状のシール突条24が形成されている。シール突条24の先端面は、図３に拡大して示すように、平面となっている。

バルブ３はポリアセタールから形成された軸部（バルブ本体）30と、軸部30の一端に形成されたフランジ部31と、フランジ部31の周縁部からさらに外周方向へ延びる円板部32と、円板部32の内周端部に形成され軸部30と反対側へ突出する内周リブ33と、円板部32の外周端部に形成され軸部30と反対側へ突出する外周リブ34とを備えている。円板部32の厚さは 1.0mmであり、フランジ部31の厚さ 1.8mm）に比べて薄肉化されている。

円板部32は幅（Ａ）が 7.5mmであり、シール突条24の先端の幅（ａ）が２mmであって、Ａ＞３ａの関係に設定され、シール突条24は円板部32の中心に着座している。

このように構成されたバルブ３は、ケース２のボス22の貫通孔に軸部30が下方から挿入され、貫通孔を貫通した軸部30にスプリング４が挿通される。そしてキャップ５が軸部30の頭部に嵌合固定されることで、スプリング４はキャップ５と３本のリブ21との間で圧縮された状態で保持されている。すなわち外力が作用しない状態では、スプリング４によってバルブ３はカバー１に近接する方向に付勢され、円板部32がシール突条24に圧接されてシールされている。

本実施例の逆流防止バルブは、先ずケース２とバルブ３、スプリング４及びキャップ５が組付けられ、次いでカバー１とケース２とが溶着されて一体化される。次に燃料タンクに設けられた開口部からバルブ３を内在するケース２が挿入され、カバー１のフランジ部10の第１溶着部14が開口部の周縁部に溶着される。そしてカバー１の筒部13が給油パイプ内に圧入され、外周からクランプによって締結される。

給油時には、給油の圧力によりスプリング４の付勢力に抗してバルブ３が押し下げられ、円板部32とシール突条24とのシールが解放されることで給油が可能となる。満タン近くになると、スプリング４の付勢によって円板部32とシール突条24とが圧接され、ケース２内への燃料の逆流が防止される。

本実施例の逆流防止バルブでは、図３に拡大して示すように、シール突条24の先端面は平面形状であり、シール時には同じく平面形状の円板部32に圧接される。したがって例えばバルブ３が僅かに傾斜した状態で圧接された場合などには、図４に示すように、円板部32が弾性変形してシールすることができる。

一方、給油ストップ時、タンク内圧が上昇して円板部32とシール突条24とが過度に圧接された時、図５に示すように円板部32がシール突条24の先端面に沿うように変形しやすい。したがって平面である場合に比べてシール突条24と円板部32との接触面積が大きくなる。

すなわちシール突条24の先端面は平面形状であるのが望ましいが、シール突条24の先端面が曲面形状であっても本発明が解決しようとする課題を解決することができる。

また円板部32は、肉厚が 1.0mmと薄肉である。したがって、燃料膨潤が生じてシール突条24の先端面あるいは円板部32の形状が多少変形しても、圧接時の円板部32の弾性変形によってシール性を確保することができる。そして内周リブ33及び外周リブ34によって、シール突条24に対する円板部32の平面度が確保でき、円板部32の過度の変形が防止されている。これらの相乗作用により、本実施例のバルブ装置は高いシール性が発現される。

（実施例２）
本実施例のバルブ装置を図６に示す。このバルブ装置は、円板部32の形状が異なること以外は実施例１と同様である。

円板部32には、軸部30側の表面にリング状の凹部35が形成され、凹部35の肉厚が 0.1mmとされている。この凹部35にシール突条24が圧接されてシールされる。

本実施例のバルブ装置によれば、シール突条24と凹部35とでラビリンス構造となるため、シール性がさらに向上する。

本発明のバルブ装置は、上記実施例で説明した逆流防止バルブに限られるものではなく、満タン検知バルブ、ブリーザ回路用あるいはエバポ回路用の流量規制バルブなどにも利用することができる。

本発明の一実施例に係るバルブ装置の分解斜視図である。 本発明の一実施例に係るバルブ装置の断面図である。 本発明の一実施例に係るバルブ装置の要部拡大断面図である。 本発明の一実施例に係るバルブ装置の作用を説明する要部拡大断面図である。 本発明の一実施例に係るバルブ装置の他の態様を示し、その作用を説明する要部拡大断面図である。 本発明の第２の実施例に係るバルブ装置の要部拡大断面図である。 従来の逆流防止バルブの分解斜視図である。 従来の逆流防止バルブの断面図である。

符号の説明

１：カバー ２：ケース ３：バルブ
４：スプリング ５：キャップ 24：シール突条
32：円板部 33：内周リブ 34：外周リブ

Claims (2)

1. 燃料タンクに形成された開口部の外周縁部に接合されるフランジ部を有するカバーと、該カバーに固定され該フランジ部から該燃料タンク内に進出する筒状のケースと、該ケース内に軸方向に移動自在に配置されたバルブと、を備えたバルブ装置であって、
   該バルブは、樹脂製のバルブ本体と、該バルブ本体から径方向に延びる薄肉板状の円板部と、該円板部の外周に形成されたリング状の外周リブと、該円板部の内周に形成されたリング状の内周リブと、からなり、該円板部、該外周リブ及び該内周リブは該バルブ本体と一体に形成され、
   該ケースにはリング状で先端面が平面のシール突条を備え、該シール突条の先端面が該円板部の該外周リブと該内周リブとの間の表面と圧接してシールすることを特徴とする燃料タンク用バルブ装置。
2. 前記円板部にはリング状の凹部が形成され、前記シール突条は該凹部の底面と圧接してシールする請求項１に記載の燃料タンク用バルブ装置。

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